bộ giáo dục đào tạo trờng đại học bách khoa hµ néi céng hoµ x· héi chđ nghÜa viƯt nam §éc lËp - Tù - H¹nh nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp Họ tên sinh viên Lớp Khóa : Lại Đắc Phú : Hệ thống điện : Tại chức - Bắc Giang I.Đầu đề thiết kế Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy sản xuất máy khí nông nghiệp II.các số liệu ban đầu Phụ tải điện nhà máy (Hình Bảng 1) Phụ tải điện phân xởng sửa chữa khí (Hình Bảng 2) Điện áp nguồn: Tự chọn theo công suất nhà máy khoảng cách từ nguồn đến nhà máy Dung lợng ngắn mạch phía hạ áp trạm biến áp khu vực : 300MVA Đờng dây cung cấp điện cho nhà máy : Dùng dây nhôm lõi thép (AC) đặt treo không Khoảng cách từ nguồn đến nhà máy : 18km Công suất nguồn điện : Vô lớn Nhà máy làm viÖc : ca, Tmax= 5500 giê Thêi gian xây dựng công trình năm, suất triết khấu 12%/năm, thời gian vận hành công trình 30 năm III.nội dung phần thuyết minh tính toán Xác định phụ tải tính toán phân xởng sửa chữa khí toàn nhà máy Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xởng sửa chữa khí Tính toán nâng cao công suất cos toàn nhà máy Thiết kế chiếu sáng cho phân xởng sửa chữa khí Thiết kế khí tuyến đờng dây nối từ nguồn điện đến nhà máy IV.Các vẽ thuyết minh khổ A0 Biểu đồ phụ tải toàn nhà máy Các phơng án thiết kế mạng điện cao áp nhà máy Sơ đồ nguyên lý mạng điện cao áp nhà máy Sơ đồ nguyên lý mạng điện hạ áp phân xởng sửa chữa khí Sơ đồ mặt dây phân xởng sửa chữa khí Sơ đồ mặt cắt tuyến đờng dây nối từ nguồn điện đến nhà máy Bảng - Phụ tải nhà máy sản xuất máy khí nông nghiệp TT Tên phân xởng Công suất đặt (kW) Ban quản lý phòng thiết kế 80 PX c¬ khÝ sè 2500 PX c¬ khÝ sè 2800 PX lun kim mÇu 1800 Loại hộ tiêu thụ III I I I 10 11 PX lun kim ®en PX sửa chữa khí PX rèn PX nhiệt luyện Bộ phận nén khí Kho vật liệu Chiếu sáng phân xëng 2500 Theo tÝnh to¸n 2100 3000 1500 60 Theo diện tích Bảng Danh sách thiết bị phân x Danh sách thiết bị phân xởng SCCK TT Tên phân xởng SL NhÃn máy Bộ phận dụng M¸y tiƯn ren IK625 M¸y tiƯn ren IK620 Máy doa toạ độ 2450 Máy doa ngang 2614 Máy phay vạn 6H82 Máy phay ngang 6H84 Máy phay chép hình 6HK Máy phay đứng 6H12 Máy phay chép hình 642 10 Máy phay chép hình 6461 11 Máy phay chép hình 64616 12 Máy bào ngang 7M36 13 Máy bào giờng trụ MC38 14 Máy xọc 7M430 I III I I III III P®m (kW) máy Toàn 10 10 4,5 4,5 4,5 5,62 0,6 10 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 10 11 12 13 14 15 M¸y khoang híng tâm 1A55 Máy khoan đứng 2A125 Máy mài tròn 36151 Máy mài tròn vạn 312M Máy mài phẳng có trục đứng 373 Máy mài phẳng có trục nằm 371M Máy ép thủy lực O-53 Máy khoan bàn HC-12A Máy mài sắc Máy ép tay kiểu vít Bàn thợ nguội 10 Máy giũa Máy mài sắc dao cắt gọt 3A625 Bộ phận sửa chữa khí ®iƯn M¸y tiƯn ren IA62 M¸y tiƯn ren 1616 M¸y tiƯn ren IE6EM M¸y tiƯn ren I63A Máy khoan đứng 2A125 Máy khoang đứng 2A150 Máy phay vạn 6H81 Máy bào ngang 7A35 Máy mài tròn vạn 3130 Máy mài phẳng Máy ca 872A Máy mài hai phía Máy khoan bàn HC-12A Máy ép tay P- 4T Bàn thợ nguội - 4,5 4,5 2,8 10 1,8 4,5 0,65 2,8 2,8 4,5 3,2 10 2,8 4,5 5,8 2,8 2,8 2,8 0,65 - Chơng i xác định phụ tải tính toán cho phân xởng toàn nhà máy 2.1 Cơ sở lý thuyết 2.1.1 Khái niệm phụ tải tính toán ý nghĩa phụ tải tính toán Phụ tải tính phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tơng đơng với phụ tải thực tế (biến đổi) mặt hiệu ứng nhiệt lớn Nói cách khác, phụ tải tính toán đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt độ lớn phụ tải thực tế gây ra, thiết bị theo phụ tải tính toán đảm báo an toàn cho thiết bị mặt phát nóng Phụ tải tính toán đợc sử dụng để lựa chọn kiểm tra thiết bị hệ thống cung cấp điện nh: máy biến áp dây dẩn, thiết bị đóng cắt, bảo vệ tính toán tổn thất công suất tổn thất điện năng, tổn thất điện áp, lựa chọn bù công suất phản kháng Phụ tải tính toán phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh: công suất, số lợng, chế độ làm việc thiết bị điện, trình độ phơng thức vận hành hệ thống Nếu phụ tải tính toán xác định đợc nhỏ phụ tải thực tế làm giảm tuổi thọ tiết bị điện, có khả dẩn đến cố, cháy nổ Ngợc lại, thiết bị đợc lựa chọn d thừa công suất ứ đọng vốn đầu t gia tăng tổn thất Cũng đà có nhiều công trình nghiên cứu phơng pháp xác định phụ tải tính toán, song cha có đợc phơng pháp thật hoàn thiện Những phơng pháp cho kết qủa đủ tin cậy lại phức tạp, khối lợng tính toán thông tin ban đầu đòi hỏi lớn ngựơc lại Vì tuỳ theo giai đoạn thiết kế, tuỳ theo giai đoạn cụ thể mà chon phơng pháp thích hợp Có thể đa số phơng pháp thờng đợc sử dụng nhiều để xác định phụ tải tính toán quy hoạch thiết kế hệ thống cung cấp điện 2.1.2 Các phơng pháp tính phụ tải tính toán Phơng pháp xác định phụ tải tính toán (PTTT) theo công suất đặt hệ số nhu cầu: Ptt=knc.Pđ Trong : Knc - Hệ số nhu cầu tra sổ tay kỹ thuật Pđ - Công suất đặt thiết bị nhóm thiết bị, tính toán xem gần đúng; Pđ=Pđm [kw] Phơng pháp xác định phụ tải tính toán theo hệ số hình dáng đồ thị phụ tải công suất trung bình: Ptt=Khd.Ptb Trong đó: Khd - Hệ số hình dáng đồ thi phụ tải tra sỉ tay kü tht Ptb - C«ng st trung bình thiết bị nhóm thiết bị, [kW] Phơng pháp xác định PTTT theo công suất trung bình độ lệch đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình Ptt=Ptb+. Trong : Ptb - Công suất trung bình thiết bị nhóm thiết bị, [kw] - Độ lệch đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình - Hệ số tán xạ Phơng pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình hệ số cực đại Ptt=Kmax.Ptb.=Kmax.Ksd.Ptb Trong đó: Ptb - Công suất trung bình thiết bị nhóm thiết bị ,[kw] Kmax - Hệ số cực đại tra sổ tay kü thuËt theo quan hÖ Kmax=f(nhq,Ksd) Ksd - HÖ sè kü thơ©t tra sỉ tay kü tht nhq- Sè thiết bị dùng điện hiệu Phơng pháp xác định PTTT theo suất tiêu hao điện cho đơn vị sản phẩm: a0 M Ptt= T max Trong đó: a0 - Suất chi phí điện cho đơn vị sản phẩm M - Số sản phẩm sản xuất đợc năm Tmax-Thời gian sử dụng công suất lớn nhất, [h] Phơng pháp xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện đơn vị diện tích sản xuất: Ptt=p0.F Trong đó: p0 - Suất tiêu thụ điện đơn vị diƯn tÝch F - DiƯn tÝch bè trÝ thiÕt bÞ Phơng pháp trực tiếp Trong phơng pháp trên, ba phơng pháp 1, dựa kinh nghiệm thiết kế vận hành để xác định PTTT kết gần đúng, nhiên chúng đơn giản tiện lợi Các phơng pháp lại đợc xây dựng sở lý thuyết xác suất thống kê có xét đến nhiều yếu tố, có kết xác nhng khối lơng tính toán lớn phức tạp Tuỳ theo yêu cầu tính toán thông tin có đợc phụ tải, ngời thiết kế lựa chọn phơng pháp thích hợp để xác định PTTT Trong đồ án với phân xởng điện ta đà biết vị trí, công suất đặt chế độ làm việc thiết bị phân xởng nên tính toán phụ tải động lực phân xởng sử dụng phơng pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình hệ số cực đại Các phân xởng lại biết diện tích công suất đặt nên để xác định phụ tải động lực phân xởng này, ta áp dụng phơng pháp tính theo công suất đặt hệ số nhu cầu Phụ tải chiếu sáng phân xởng đợc xác định theo phơng pháp suất chiếu sáng đơn vị diện tích sản xuất 2.2 Xác định phụ tải tính toán phân xởng sửa chữa khí Giới thiệu phơng pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình Ptb hệ số cực đại kmax (còn gọi phơng pháp số thiết bị dùng điện hiệu qu¶ nhq) n Ptt =k max∗k sd∗∑ P dm i=1 Trong : Pđmi : Công suất định mức thiÕt bÞ thø i nhãm, n : Sè thiÕt bÞ nhãm, ksd : HƯ sè sư dơng, tra sỉ tay kü tht, kmax : HƯ sè cùc ®¹i, tra sỉ tay kü tht theo quan hƯ kmax = f(nhq,ksd) Số thiết bị dùng điện hiệu qủa nhq số thiết bị có công suất, chế độ làm việc gây hiệu phát nhiệt ( mức độ huỷ hoại cách điện ) phụ tải thực tế ( có công suất chế độ làm việc khác nhau) gây qúa trình làm việc, nhq đợc xác định biểu thức tổng quát sau : nhq = ( n ) ∑ Pdm i =1 n ∑ ( Pdm ) i=1 Trong đó: Pđmi- Công suất ®Þnh møc cđa thiÕt bÞ thø i nhãm n : số thiết bị nhóm Khi n lớn việc xác định n hq theo biểu thức phức tạp nên xác định n hq theo phơng pháp gần với sai số tính toán nằm khoảng ¿± 10% m= Pdmmax ≤3 Pdmmax m= Pdmmax >3 Pdmmax a Trờng hợp k sd0 nhq =n Chó ý nÕu nhãm cã n1 thiÕt bÞ mà tổng công suất chúng không lớn 5% tổng công suất nhóm : nhq = n - n1 Trong : Pđmmax :công suất định mức thiết bị có công lớn nhóm Pđmmin :công suất định mức thiết bị có công nhỏ nhóm b Trờng hợp k sd0 , nhq đợc xác định theo biểu thøc : n 2∗∑ Pdm nhq = i=1 Pdm max n c Khi không áp dụng đợc trờng hợp xác định theo trình tự sau : Trớc hÕt tÝnh : n¿ = n1 n , P¿ = P1 P Trong ®ã : n : sè thiÕt bị nhóm, n1: số thiết bị có công suất không nhỏ nửa công suất thiết bị có công suất lớn nhất, P P1 :tổng công suất n n1 thiết bị Sau tính đợc n* P* tra theo sổ tay kỹ thuật ta tìm đợc nhq* =f ( n* , P*) từ ®ã tÝnh nhq theo c«ng thøc :nhq = nhq**n Khi xác định PTTT theo phơng pháp số thiết bị dùng điện hiệu nhq, số trờng hợp cụ thể dùng công thức gần sau : Nếu n3 nhq3 nhq300 k sd phụ tải tính toán đợc tính theo công thøc : n Ptt =1 05∗k sd∗∑ P dmi i=1 Đối với thiết bị có đồ thị phụ tải phẳng (các máy bơm, quạt nén khí ) ,) , PTTT lấy phụ tải trung bình : n Ptt =Ptb =k sd∗∑ P dmi i=1 NÕu mạng có thiết bị pha cần phải phân phối thết bị cho ba pha mạng, trớc xác định nhq phải quy đổi công suất phụ tải pha phụ tải pha tơng đơng : Nếu thiết bị pha đấu vào điện áp pha : Pqđ = 3*Pphamax Nếu thiết bị pha đấu vào điện áp dây : Pqđ = √ *Pphamax NÕu nhãm cã thiÕt bị tiêu thụ điện làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại phải quy đổi chế độ dài hạn trớc xác định nhq theo công thức : Pqd = dmPdm Trong : dm hệ số đóng điện tơng đối phần trăm, cho lý lịch máy 2.Trình tự xác định phụ tải tính toán theo phơng pháp Ptb kmax a.Phân nhóm phụ tải Trong phân xởng thờng có nhiều thiết bị có công suất chế độ làm việc khác nhau, muốn xác định phụ tải tính toán đợc xác cần phải phân nhóm thiết bị điện Việc phân nhóm thiết bị điện cần tuân theo nguyên tắc sau: *Các thiết bị nhóm nên gần để giảm chiều dài đờng dây hạ áp nhờ tiết kiệm đợc vốn đầu t tổn thất đờng dây hạ áp phân xởng *Chế độ làm việc thiết bị nhóm nên giống để xác định PTTT đợc xác thuận lợi cho việc lựa chọn phơng thức cung cấp điện cho nhóm Tổng công suất nhóm nên xấp xỉ để giảm chủng loại tủ động lực cần dùng phân xởng toàn nhà máy Số thiết bị nhóm không nên nhiều số đầu tủ động lực thờng (812) Tuy nhiên thờng khó thoả mÃn lúc nguyên tắc trên, ngời thiết kế cần phải lựa chọn cách phân nhóm cho hợp lý Dựa theo nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện đà nêu căông nghệ vào vị trí, công suất thiết bị bố trí mặt phân xởng chia thiết bị phân xởng Sửa chữa khí thành nhóm Kết phân nhóm phụ tải điện đợc trình bày bảng 2.1 Bảng 2.1 Tổng hợp kết phân nhóm phụ tải điện TT Tên thiết bị nhãm I M¸y tiƯn ren M¸y tiƯn ren Máy khoan bàn Máy mài sắc Cộng nhóm I nhóm II Máy phay vạn Máy phay ngang Máy phay chép hình Máy phay chép hình Máy bào ngang Máy bào giờng trụ Máy khoan hớng tâm Cộng nhóm II Nhãm III M¸y doa ngang M¸y phay đứng Máy phay chép hình Máy phay chép hình Máy xọc Máy khoan đứng Máy mài tròn Máy mài tròn vạn Máy mài phẳng có trục đứng 10 Máy ép thủy lực Céng nhãm III Nhãm IV M¸y tiƯn ren Máy tiện ren Pđm (KW) máy Toàn cos Sè lỵng Ký hiƯu 4 11 22 23 10 10 0,65 2,8 40 40 0,65 5,6 86,25 0,6 0,6 0,6 0,6 4x25,32 4x25,32 1,65 2x7,09 218,39 1 1 11 12 13 15 4,5 5,62 10 4,5 14 4,5 5,62 14 10 4,5 55,62 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 2x17,73 11,40 14,23 7,60 2x17,73 25,32 11,40 140,87 1 1 1 12 10 14 16 17 18 19 21 4,5 0,6 4,5 2,8 10 4,5 4,5 14 0,6 14 4,5 2,8 10 4,5 62,9 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 11,40 2x17,73 2,53 1,52 2x17,73 11,40 17,73 7,09 25,32 11,40 159,31 1 4,5 4,5 0,6 0,6 17,73 11,40 I®m (A) 7 M¸y tiƯn ren 3,2 3,2 0,6 8,10 M¸y tiƯn ren 10 10 0,6 25,32 Máy khoan đứng 2,8 2,8 0,6 7,09 Máy khoan đứng 7 0,6 17,73 M¸y ca 11 2,8 2,8 0,6 7,09 Máy mài hai phía 12 2,8 2,8 0,6 7,09 Máy khoan bàn 13 0,65 3,9 0,6 6x1,65 14 44 111,45 Céng nhãm IV nhãm V M¸y tiƯn ren 21 0,6 3x17,73 M¸y tiƯn ren 4,5 4,5 0,6 11,40 M¸y tiƯn ren 3 3,2 9,6 0,6 3x8,10 M¸y tiƯn ren 10 10 0,6 25,32 M¸y phay vạn 4,5 4,5 0,6 11,40 Máy bào ngang 5,8 5,8 0,6 14,69 Máy mài tròn vạn 2,8 2,8 0,6 7,09 Máy mài phẳng 10 4 0,6 10,13 M¸y ca 11 2,8 2,8 0,6 7,09 10 Máy mài hai phía 12 2,8 2,8 0,6 7,09 11 M¸y giịa 26 1 0,6 2,53 12 Máy mài sắc dao cắt gọt 27 2,8 2,8 0,6 7,09 16 71,6 181,32 Céng nhãm V b.X¸c định phụ tải tính toán nhóm phụ tải Các thiết bị làm việc chế độ dài hạn , việc tính toán đợc đơn giản, ta lấy chung hệ số Ksd=0,15 ; co =0,6tg= 1,33 cho tất nhóm b.1.Tính toán cho nhóm I Pđm (KW) Số l- Ký TT Tên thiết bị ợng hiệu máy Toàn cos Iđm (A) nhãm I M¸y tiƯn ren 10 40 0,6 4x25,32 M¸y tiƯn ren 10 40 0,6 4x25,32 Máy khoan bàn 22 0,65 0,65 0,6 1,65 Máy mài sắc 23 2,8 5,6 0,6 2x7,09 11 86,25 218,39 Céng nhãm I Tæng sè thiÕt bÞ tham gia nhãm: n = 11 ; n1 = n1 = =0 ,727 n 11 ⇒ n* = P 40+ 40 =0 , 928 = P* = P 86 , 25 * * - Víi n = 0,727 vµ P = 0,928 tra bảng PL1.4 ta đợc : nhq* = 0,79 nhq = n.nhq* = 11.0,79 =8,69 -Tra b¶ng PL1.5 víi Ksd = 0,15 nhq = Ta đợc Kmax = 2,2 Công suất tính toán phụ tải nhóm 1: P = K K ∑ Pdm = 2,2 0,15 86,25= 28,46 (kW) ⇒ tt1 max sd Qtt1 = Ptt1 tg ϕ = 28,46 1,33 = 37,85 (kVAr) P tt 28 , 46 = =47 , 43 0,6 Stt1 = cos ϕ (kVA) S tt Itt1 = √3 U = b.2.Tính toán cho nhóm II TT Tên thiết bị Máy phay vạn Máy phay ngang Máy phay chép hình Máy phay chép hình Máy bào ngang Máy bào giờng trụ Máy khoan hớng tâm Cộng nhóm II 47 , 43 =72, 06 ( A ) √3 ,38 Sè lỵng 1 1 Ký hiƯu 11 12 13 15 P®m (KW) máy Toàn cos 14 0,6 4,5 4,5 0,6 5,62 5,62 0,6 3 0,6 14 0,6 10 10 0,6 4,5 4,5 0,6 55,62 I®m (A) 2x17,73 11,40 14,23 7,60 2x17,73 25,32 11,40 140,87 Tæng sè thiÕt bÞ tham gia nhãm: n = ; n1 = n1 = =0 , 67 n ⇒ n* = P 14 +5 , 62+ 14+10 =0 ,784 = 55 ,62 P* = P * * - Víi n = 0,67 vµ P = 0,784 tra bảng PL1.4 ta đợc : nhq* = 0,90 nhq = n.nhq* = 9.0,9=8,1 -Tra b¶ng PL1.5 víi Ksd = 0,15 nhq = Ta đợc Kmax = 2,31 Công suất tính toán phụ tải nhóm 2: P = K K ∑ Pdm = 2,31 0,15 55,62 = 19,27 (kW) ⇒ tt2 max sd Qtt2 = Ptt2 tg ϕ = 19,27 1,33 = 25,63 (kVAr) P tt 19 , 27 Stt2 = cos ϕ S tt Itt2 = b.3.TÝnh to¸n cho nhãm III TT Tên thiết bị Máy doa ngang Máy phay đứng Máy phay chép hình U = = 0,6 =32 , 12 (kVA) 32 , 12 =48 , 80 ( A ) √3 ,38 Sè lỵng Ký hiƯu Pđm (KW) máy Toàn cos Iđm (A) 4,5 4,5 0,6 11,40 14 0,6 2x17,73 1 0,6 2,53